無錫CNC醫(yī)療加工廠如何加工醫(yī)療零件的？
為了充分利用CNC醫(yī)療加工的能力，設計師必須遵循特定的制造規(guī)則設計。但這可能是一個挑戰(zhàn)，因為不存在特定的行業(yè)標準。在這篇文章中，我們用CNC醫(yī)療加工的最佳設計實踐匯編了全面的指南。
我們專注于描述現(xiàn)代 CNC醫(yī)療 系統(tǒng)的可行性，而忽略了相關成本。有關為 CNC醫(yī)療 設計高性價比零件的指南，請參閱本文。
CNC醫(yī)療加工
CNC醫(yī)療加工是一種減法加工技術。在CNC醫(yī)療中，使用各種高速旋轉(zhuǎn)（數(shù)千RPM）的刀具從實體塊中去除材料，以根據(jù)CAD模型生產(chǎn)零件。金屬和塑料都可以CNC醫(yī)療加工。
CNC醫(yī)療加工零件具有高尺寸精度和嚴格的公差。CNC醫(yī)療適用于大批量生產(chǎn)和一次性工作。事實上，CNC醫(yī)療加工是目前生產(chǎn)金屬原型最具成本效益的方法，甚至與3D打印相比也是如此。
CNC醫(yī)療主要設計限制
CNC醫(yī)療提供了極大的設計靈活性，但存在某些設計限制。這些限制與切削過程的基本力學有關，主要與刀具幾何形狀和刀具訪問有關。
1. 刀具幾何
最常見的CNC醫(yī)療刀具（端銑刀和鉆頭）為圓柱形，切削長度有限。
當材料從工件上移除時，刀具的幾何圖形被轉(zhuǎn)移到加工零件上。這意味著，例如，無論使用多小的刀具，CNC醫(yī)療零件的內(nèi)角始終具有半徑。
2. 工具訪問
為了去除材料，刀具直接從上方接近工件。無法通過這種方式訪問的功能無法進行CNC醫(yī)療加工。
這條規(guī)則有一個例外：咬邊。我們將在后一節(jié)中了解如何在設計中使用咬邊。
一個好的設計實踐是將模型的所有特征（孔、空腔、垂直墻等）與6個主要方向之一對齊。將此規(guī)則視為建議，而不是限制，因為5軸CNC醫(yī)療系統(tǒng)提供先進的工件保持能力。
加工具有大深寬比的特征時，刀具訪問也是一個問題。例如，要到達深型腔的底部，需要使用帶有長軸的專用工具。這會降低末端執(zhí)行器的剛度，增加振動并降低可實現(xiàn)的精度。
CNC醫(yī)療專家建議設計可使用最大可能直徑和最短可能長度的刀具加工的零件。
CNC醫(yī)療設計規(guī)則
設計用于CNC醫(yī)療加工的零件時經(jīng)常遇到的一個挑戰(zhàn)是，不存在特定的行業(yè)標準：CNC醫(yī)療機床和工具制造商不斷提高技術能力，擴大可能的范圍。
下面，我們總結了CNC醫(yī)療加工零件中遇到的最常見特征的建議值和可行值。
1. 型腔和凹槽
型腔深度推薦：4倍腔寬
端銑刀的切削長度有限（通常為其直徑的3-4倍）。當深寬比較小時，刀具偏轉(zhuǎn)、切屑排出和振動變得更加突出。將空腔的深度限制為其寬度的4倍可確保良好的效果。
如果需要更大的深度，請考慮設計具有可變型腔深度的零件（示例參見上圖）。
深型腔銑削：深度大于刀具直徑6倍的型腔視為深型腔。使用專用工具可使刀具直徑與型腔深度之比達到30:1（使用直徑為1英寸的端銑刀，最大深度為30 cm）。
2. 內(nèi)邊緣
垂直拐角半徑：推薦? x型腔深度（或更大）
使用內(nèi)角半徑的建議值可確保可以使用合適的直徑工具，并與建議的型腔深度的指南對齊。將拐角半徑稍微增加到建議值以上（例如增加1毫米），允許刀具沿著圓形路徑而不是90°角進行切割。這是首選，因為它可以獲得更高質(zhì)量的表面光潔度。如果需要銳度90°的內(nèi)角，考慮添加T形咬邊，而不是減少角半徑。
底板半徑推薦 0.5毫米、1 毫米或無半徑；任何半徑立都可行
立銑刀的下刃為平刃或略圓刃。其他地板半徑可使用球頭工具加工。使用推薦值是一種良好的設計實踐，因為這是機械師的首選。
3. 薄壁
最小壁厚推薦：0.8毫米（金屬）、1.5毫米（塑料）；0.5毫米（金屬）、1.0毫米（塑料）都可行
減小壁厚會降低材料的剛度，從而增加加工過程中的振動并降低可達到的精度。塑料容易翹曲（由于殘余應力）和軟化（由于溫度升高），因此建議使用較大的最小壁厚。
4. 孔
直徑推薦標準鉆頭尺寸；任何大于1毫米的直徑都可行
使用鉆頭或端銑刀加工孔。鉆頭的尺寸標準化（公制和英制單位）。鉸刀和鏜刀用于精加工要求嚴格公差的孔。適用于小于?20 mm，建議使用標準直徑。
最大深度推薦4 x標稱直徑；典型的為10 x標稱直徑；可行的為40 x標稱直徑
非標準直徑的孔必須使用端銑刀加工。在這種情況下，適用最大空腔深度限制，并應使用建議的最大深度值。使用專用鉆頭（最小直徑3毫米）加工深度超過典型值的孔。用鉆頭加工的盲孔有一個錐形底板（135°角），而用端銑刀加工的孔是平的。在CNC醫(yī)療加工中，通孔和盲孔之間沒有特別的偏好。
5. 螺紋
螺紋尺寸最小為 M2；推薦為 M6或更大
內(nèi)螺紋用絲錐切削，外螺紋用模具切削。絲錐和模具可用于將螺紋切割到M2。
CNC醫(yī)療螺紋工具很常見，機械師首選，因為它們限制了絲錐斷裂的風險。CNC醫(yī)療螺紋工具可用于將螺紋切割至M6。
螺紋長度最小值為1.5 x標稱直徑；推薦為3 x標稱直徑
施加在螺紋上的大部分載荷由少數(shù)第一個齒承擔（最大為標稱直徑的1.5倍）。因此，不需要超過3倍公稱直徑的螺紋。
對于用絲錐切割的盲孔中的螺紋（即所有小于M6的螺紋），在孔底部添加等于1.5 x標稱直徑的無螺紋長度。
當可以使用 CNC醫(yī)療 螺紋刀具（即螺紋大于M6）時，孔可以貫穿其整個長度。
6. 小特征
最小孔直徑推薦為 2.5毫米（0.1英寸）； 0.05毫米（0.005英寸）都可行
大多數(shù)機械車間將能夠使用直徑小于2.5毫米（0.1英寸）的工具精確加工空腔和孔。
低于此限值的任何東西都被視為微加工。加工此類特征（切削過程的物理變化在此范圍內(nèi)）需要專用工具（微型鉆頭）和專家知識，因此建議避免使用，除非絕對必要。
7. 公差
標準：±0.125毫米(0.005英寸)
典型：±0.025毫米 (0.001英寸)
可行：± 0.0125毫米(0.0005英寸)
公差定義了可接受尺寸的邊界?？蛇_到的公差取決于零件的基本尺寸和幾何形狀。以上數(shù)值是合理的指南。如果未規(guī)定公差，大多數(shù)機器車間將使用標準±0.125毫米（0.005英寸）公差。
8. 文字和刻字
推薦字體大小為20（或更大），5毫米刻字
雕刻文字優(yōu)選浮雕文字，因為去除的材料較少。建議使用大小至少為 20磅的無襯線字體（如 Arial 或 Verdana）。許多CNC醫(yī)療機器都有這些字體的預編程例程。
機器設置和零件方向
需要多次設置的零件示意圖如下：
如前所述，刀具訪問是CNC醫(yī)療加工的主要設計限制之一。要到達模型的所有表面，必須多次旋轉(zhuǎn)工件。
例如，上面圖像的部分必須總共旋轉(zhuǎn)三次：兩次沿兩個主方向加工孔，第三次進入零件背面。
每當工件旋轉(zhuǎn)時，必須重新校準機器并定義新的坐標系。
在設計時考慮機器設置很重要，原因有兩個：
機器設置的總數(shù)會影響成本。旋轉(zhuǎn)和重新對齊零件需要手動操作，并增加總加工時間。如果零件需要旋轉(zhuǎn)3-4次，這通常是可以接受的，但任何超過此限制的都是多余的。
為了獲得最大的相對位置精度，必須在同一設置中加工兩個特征。這是因為新的呼叫步驟引入了一個小的（但不可忽略的）錯誤。
五軸CNC醫(yī)療加工
當使用5軸CNC醫(yī)療加工時，可以消除對多臺機器設置的需要。多軸CNC醫(yī)療加工可以制造具有復雜幾何形狀的零件，因為它們提供2個額外的旋轉(zhuǎn)軸。
五軸CNC醫(yī)療加工允許刀具始終與切削表面相切。可以遵循更復雜和高效的刀具路徑，從而使零件具有更好的表面光潔度和更低的加工時間。
當然，5軸CNC醫(yī)療也有其局限性。基本刀具幾何形狀和刀具訪問限制仍然適用（例如，無法加工具有內(nèi)部幾何形狀的零件）。此外，使用此類系統(tǒng)的成本更高。
設計底切
底切是無法使用標準切削工具加工的特征，因為它們的某些表面無法從上方直接進入。
有兩種主要類型的底切：T形槽和燕尾榫。底切可以是單面或雙面，并使用專用工具進行加工。
T形槽切削刀具基本上由連接在垂直軸上的水平切削刀片制成。底切的寬度可以在3毫米和40毫米之間變化。建議對寬度使用標準尺寸（即整毫米增量或標準英寸分數(shù)），因為工具更可能已經(jīng)可用。
對于燕尾榫刀具，角度是定義特征尺寸。45°和60°燕尾榫工具視為標準。
設計內(nèi)壁有底切的零件時，請記住為工具添加足夠的間隙。一個好的經(jīng)驗法則是在機加工壁和任何其他內(nèi)壁之間增加至少等于底切深度4倍的空間。
對于標準刀具，切削直徑與軸直徑之間的典型比率為2:1，限制了切削深度。當需要非標準咬邊時，機械車間通常會自行制造定制底切工具。這會增加交付周期和成本，因此應盡可能避免。
內(nèi)壁上的 T 形槽（左）、燕尾槽底切（中）和單側底切（右）
起草技術圖紙
請注意，某些設計規(guī)范不能包含在STEP或IGES文件中。如果您的模型包含以下一項或多項，必須提供2D技術圖紙：
螺紋孔或軸
有公差的尺寸
特定的表面光潔度要求
CNC醫(yī)療機床操作員須知
經(jīng)驗法則
1. 設計可使用最大直徑刀具加工的零件。
2. 添加大圓角（至少? x型腔深度）至所有內(nèi)部垂直角。
3. 將空腔的深度限制為其寬度的4倍。
4. 沿六個主要方向之一對齊設計的主要功能。如果不可能，可選擇5軸CNC醫(yī)療加工。
5. 當您的設計包括螺紋、公差、表面光潔度規(guī)格或機器操作員的其他注釋時，請隨圖紙?zhí)峤患夹g圖紙。
文章出處：精密加工 無錫CNC醫(yī)療加工廠http://xdfxg.com/cn/info_15.aspx?itemid=686
無錫CNC醫(yī)療加工廠如何加工醫(yī)療零件的？
10-21-2022
